Хотя "Эпоха реионизации" может звучать как название научно-фантастического романа, эта реальная эпоха во Вселенной характеризуется появлением первого света от самых ранних звезд. До этого времени Вселенная была темной пустотой, заполненной первичным водородным газом, пока внезапно не появился свет.
Долгие годы ученые искали источник излучения, достаточно мощный, чтобы рассеять этот туман и осветить Вселенную. Теперь международная группа ученых проанализировала первые слабые галактики, существовавшие в течение первого миллиарда лет Вселенной, и обнаружила карликовые галактики, которые, вероятно, ответственны за создание первых фотонов, знаменующих начало эпохи реионизации. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature.
Ирина Чемеринска, астрофизик из Парижского института астрофизики и соавтор исследования, заявила:
Это открытие подчеркивает решающую роль, которую играли сверхслабые галактики в ранней эволюции Вселенной. Они производят ионизирующие фотоны, которые превращают нейтральный водород в ионизированную плазму во время космической реионизации. Это подчеркивает важность понимания галактик малой массы в формировании истории Вселенной.
Обнаружение этих сверхслабых галактик было сложной задачей и потребовало JWST стоимостью 10 миллиардов долларов. Эта работа является частью программы Ultradeep NIRSpec and NIRCam ObserVations before the Epoch of Reionization (UNCOVER), которая использует ближнюю инфракрасную камеру телескопа и ближний инфракрасный спектрограф для изучения старейших известных карликовых галактик во Вселенной. Астрономы использовали метод "гравитационного линзирования", который использует кривизну пространства-времени вокруг массивных объектов в качестве линзы.
"Массивный объект" в данном случае — это линзирующее скопление Abell 2744, также известное как скопление Пандоры, представляющее собой объединение как минимум четырех меньших скоплений галактик. Благодаря эффекту увеличения этого скопления команда обнаружила источники света от восьми чрезвычайно слабых галактик.
Невероятная чувствительность NIRSpec в сочетании с гравитационным усилением от Abell 2744 позволила нам детально идентифицировать и изучить эти галактики из первого миллиарда лет Вселенной, несмотря на то, что они более чем в 100 раз слабее нашего Млечного Пути. Несмотря на свои крошечные размеры, эти маломассивные галактики являются активными производителями энергетического излучения, и их обилие в этот период настолько велико, что их коллективное влияние могло преобразовать состояние всей Вселенной.
Это открытие демонстрирует невероятные возможности JWST. Ученые сначала получили данные сверхглубоких изображений и проанализировали их с помощью спектроскопии NIRSpec. Используя Multi-Shutter Assembly этого инструмента, команда успешно провела многообъектную спектроскопию этих чрезвычайно слабых галактик. Это первый случай, когда эти галактики были сфотографированы с такой детализацией, и впервые ученые смогли подтвердить, что они произвели достаточно излучения, чтобы положить конец темной эпохе первичного газа ранней Вселенной.
Это лишь начало исследований, которые может провести JWST. Например, еще одна программа под руководством Атека, под названием GLIMPSE, направлена на изучение эпохи, известной как Космический рассвет, когда Вселенной было всего несколько миллионов лет.
